AlGaAs photonic devices : from quantum state generation to quantum communications
Dispositifs photoniques en AlGaAs : de la génération d'etats quantiques aux communications quantiques
par Claire AUTEBERT sous la direction de Sara DUCCI
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le lundi 14 novembre 2016 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Cryptographie quantique
  • Décohérence quantique
  • Intrication quantique
  • Optique non linéaire
  • Optique quantique
  • Optoélectronique
  • Photons -- Corrélation
  • Semiconducteurs
  • Théorie de l'information quantique

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Mots clés
Indiscernabilité, Bits quantiques (qubits)
Resumé
Un des plus grands challenges dans le domaine de l'information quantique est la génération, manipulation et détection de plusieurs qubits sur des micro-puces. On assiste ainsi à un véritable essor des technologies pour l'information quantique et pour transmettre l'information, les photons ont un grand avantage sur les autres systèmes, grâce à leur grande vitesse et leur immunité contre la décohérence.Mon travail de thèse porte sur la conception, fabrication et caractérisation d'une source de photons intriqués en matériaux semiconducteurs d'une très grande compacité. Ce dispositif fonctionne à température ambiante, et émet dans la bande de longueurs d'onde télécom. Après une présentation des concepts fondamentaux (chap. 1), le chap. 2 explique la conception et la fabrication des dispositifs.Le chap. 3 présente les caractérisations opto-électroniques des échantillons pompés électriquement, et le chap. 4 les résultats des mesures de pertes et des caractérisations non-linéaires optiques (génération de seconde harmonique, conversion paramétrique spontanée et reconstruction de l'intensité spectrale jointe). Les chap. 5 et 6 se concentrent sur la caractérisation des états quantiques générés par un dispositif passif (démonstration de l'indiscernabilité et de l'intrication en énergie-temps) et leur utilisation dans un protocole de distribution de clés quantiques multi-utilisateurs (intrication en polarisation). Finalement le travail sur le premier dispositif produisant des pairs de photons dansles longueurs d'onde télécoms, injecté électriquement et fonctionnant à température ambiante est présenté (chap. 7).